铜冶炼污酸作为铜冶炼行业难处理的污染物之一,因其产量大,成分复杂成铜冶炼行业的“癌症”。本文针对铜冶炼污酸中砷的去除问题,基于铁砷化合物的化学沉淀和胶体的絮凝原理,提出采用三氧化二铁进行污酸处理的方法,此方法的关键是三氧化二铁在污酸中铁元素的释放,主要进行了以下三个方面的研究:三氧化二铁在污酸处理过程中时间、温度、酸度、液固比、搅拌速度对三氧化二铁浸出总铁的影响和除砷能力初探;响应面法优化实验浸出条件,在最佳浸出条件下研究对污酸中砷的去除效果及机理;三氧化二铁在污酸中的持续浸出行为和浸出动力学研究。通过三氧化二铁在污酸处理过程中时间、温度、酸度、液固比、搅拌速度对三氧化二铁浸出总铁的影响及除砷能力初探,初步得出当温度为65℃,搅拌速度为200 r/min,酸度为150 g·L^-1,浸出时间为600 min时,可达到较好的浸出总铁效果。在该条件下处理含砷污酸,砷处理效率可以达到95%,三氧化二铁可以用于处理污酸中的砷,并且随着酸度的升高,反应溶出的铁较多,砷的处理效果越好,溶液中铁的回收效率越高。在具有一定的处理效率时,通过响应面法优化实验浸出条件,研究在最佳条件下对污酸中砷去除效果及机理,实验结果表明在酸度、浸出温度、浸出时间、液固比4个因素中,浸出温度和液固比对总铁的浸出影响最为显著,影响程度由大到小为:浸出温度>液固比>酸度>浸出时间。浸出过程的最佳工艺为:酸度为180 g·L^-1,浸出温度为85℃,浸出时间为600 min,液固比为125 m L:4.36 g。该条件下浸出总铁浓度为3139.85 mg·L^-1,与模型预测值相近。同时在最佳条件下对污酸中砷的处理效果可以达到99.42%。对反应后固体物质进行XPS、XRD等分析,推测污酸中砷的去除过程为:三氧化二铁在污酸中释放出大量铁离子,溶液中大量的Fe³⁺与As反应生成砷酸铁沉淀出来,另外剩余铁离子会水解生成的Fe OOH,吸附污酸中As,在两者的综合作用下,达到处理铜冶炼污酸的效果。通过三氧化二铁在污酸中的持续浸出行为和浸出动力学研究,得出以下结论:在前60 min三氧化二铁的浸出速度较快,随后浸出速度逐渐降低,浸出过程的720 min内污酸溶液p H并无明显变化。通过对固体进行电子显微镜扫描,发现经过污酸的侵蚀,三氧化二铁形态由原来的紧密状态变为较疏松且形成一定的不规则侵蚀小孔。在持续浸出实验基础上,可以将整个浸出过程分为10-60 min和60-720min两段进行动力学研究,三氧化二铁在污酸中的持续浸出过程可以用收缩未反应核模型描述,通过动力学拟合结果发现在10-60 min受固相层扩散控制,反应表观活化能为8.1663 KJ·mol^-1,在60-720 min受化学反应过程控制,反应表观活化能为43.0429 KJ·mol^-1。